安徽省地质矿产勘查局313地质队探矿研究所 六安市 237010
摘要：近年来牙轮钻头在地质钻探，水井，地热井等领域成为钻进破碎岩石的主要手段。为了使工程项目顺利的完成，孔内事故预防应作为重点来对待。在预防措施中可以从牙轮钻头类型及机械器具的维护保养，维护泥浆性能，牙轮钻头钻进效率的因素和现场操作人员的应急处理措施，从这几点出发可以有效的预防孔内事故的发生。
关键词：牙轮钻头；泥浆维护； 预防措施
1.牙轮钻头类型及机械工具的选择
1.1牙轮钻头类型的选择
牙轮钻头按牙轮数量可分为单牙轮、双牙轮、三牙轮、四牙轮及多牙轮钻头。牙轮钻头的类型选用主要依据以下几个方面：①地层的软硬程度和研磨性；②钻进井段的深浅；③易斜地层；④软硬交错地层。牙轮类型的正确选择，对钻进事故预起重要作用。选用的钻头对所要的地层是否合适，需要通过实践的检验才能下结论。对于同一地层使用过的几种类型钻头，在保证井身质量的前提下，一般以每米成本作为评价钻头选型是否合理的标准。
1.2机械工具的维护保养
对机械维护管理要加强，把控好安装，安排监督好机械维护保养工作，确保钻机、水泵的正常运行。钻杆在现场用时要认真检查，如发现严重弯曲，裂纹磨损过大应及时调换；还应查看拆洗提引工具。
2.维护泥浆性能
2.1泥浆维护的理论
在正循环钻进中存在的问题有泵压和泵量不协调和泥浆密度、粘度不配比，满足不了钻进的要求，使得岩屑很难有效排出，不体提钻停泵存在安全隐患。
如何将岩粉很好地排出孔外去，保持孔内岩粉少，考虑的条件有；一是泥浆上返流速必须能克服最大岩屑颗粒在循环液中的下沉速度；二是循环泥浆中含岩屑量不得大于泥浆的携带岩屑能力。
正循环钻进中，想提高泥浆的最小上返速度，可用如下公式算出。
应从以下几点去考虑，如何安全的提高钻进效率。机械上选择，合适的泥浆泵及采用大泵量、高泵压泥浆泵和满足孔深要求的钻机。钻具级配的选择，要考虑钻具与钻孔之间的间隙合适，因此要求实现小井径钻进，选用符合钻孔设计的钻杆。泥浆材料的选择，选择价格合理优质的泥浆材料，调配合理泥浆密度和粘度，采用有效的泥浆净化措施；（4）在硬岩钻进中，冲洗液上返速度尽可能满足清水钻进时0.6~0.8m/s，泥浆钻进时0.4~0.6m/s的上返速度。
2.2现场泥浆维护的措施
⑴技术员每四小时对泥浆性能进行认真地测定，及时掌握钻井液的细微变化对钻进工作的影响，并及时地进行维护和处理。发现钻井液性能或施工地层发生变化，根据变化情况及时调整钻井液性能或调配新泥浆替换、补充，以满足施工需要；
⑵注意钻井液处理剂的成份和添加次序，加料的顺序：先加水后加料，先加分子量小的无机化学材料，后加有机高分子材料。以免结团影响使用；
⑶所有处理剂经过长时间浸泡，使其充分水化，在泥浆粘度大的情况下，不准直接加清水稀释；
⑷严格控制钻井液的PH值，使泥浆PH值始终保持在8~9之间；
⑸在泥浆循环槽内每隔2米设置一个挡板，这样有利于岩粉沉淀；同时使用JSN-2B型除砂机除砂，严格控制泥浆中砂含量。
⑹提钻的时候注意回灌，提钻或停钻的时候保持孔内满浆状态，始终保持孔内压力平衡，提下钻的时候控制速度，防止提钻过快产生抽吸作用而抽跨或挤塌不稳定地层，防止下钻过快造成激动压力过大而破坏孔壁稳定等现象。
3.牙轮钻头钻进的效率因素
在现场施工中我们为了追求效率，有时会忽视了不利安全因素，要求我们要真正的了解效率因素。
钻进工程是一项很复杂的综合性技术工作，钻进在错综复杂的地质环境因素中可以归纳为可变因素与不可变因素。不可变因素包括地质与水文地质条件，如岩石的硬度、种类、地层的破碎程度、地下水的压力、含水层的富水性等。可变因素有钻进参数、钻进工艺方法、人员的技术熟练程度和管理手段。
钻压和转速的正确选择是钻进安全顺利完成的必要因素；提高钻压的同时也可以增加机械钻速，但不能盲目的去提高，不然会有断钻杆的安全隐患。牙轮钻头钻进的钻压与进尺效率呈正比关系，从岩石破碎机理可知，要想得到进尺，切削钻头必须压入岩石一定深度后，钻压与进尺才能成正比关系。即在软岩中钻压必须超过268kg/cm2，在硬岩中钻压超过337kg/cm2。选用钻压的依据，主要是岩石的破碎强度。只有钻压大于岩石的破碎强度，才能达到体积破碎的目的。
提高钻速也可以增加机械钻速，同样也不能盲目的提高钻速。转速在软地层中与进尺呈正比关系，可在硬地层中转速增加到一定数值后，如果继续提高转速，机械钻速的增长率反而会下降。出现打滑的现象，其原因是岩石硬度高，切削具在压力作用下切入岩石传递应力需一定时间，当增大钻速时，会使岩石破碎不完全，切削还没来得及破碎岩石就离开该处，这样就会引起破碎深度减小，导致进尺速度下降。
用高钻压和高转速的办法来增加机械钻速，会造成钻头切削刃的磨损加重，寿命缩短。另外提高压力和转速还需要考虑钻具在孔内的弯曲情况、钻杆在孔内稳定条件、钻具强度和钻机的机械性能等。
实践证明，大直径钻孔钻进时，一般在软地层转速150~250r/min，硬岩层转速选40~75r/min.
4.现场操作人员的应急处理措施
孔内事故的发生，一般有主观和客观两个方面的因素，主观因素主要指操作人员技术不熟练，技术措施不当以及违章作业等造成的。例如，修理水泵时，未将钻具提离孔底一定高度就容易发生埋钻和夹钻事故，在破碎地层钻进，使用泥浆不当，会加剧钻孔坍塌，掉块而造成卡钻。
现场操作人员要通过泵压、泵量、扭矩和加杆余尺是否正确来判断孔内是否正常；当下钻不能到底，钻进中钻具回转阻力增大。时有憋车的现象，提动，回放钻具，阻力略微减轻，但接着阻力又增大，这时要上下窜动钻具，判断是否因掉块而造成憋车现象。效果不明显时，就要测量泥浆性能，判断泥浆性能是否遭到破坏，导致岩屑无法及时排除孔内，产生沉淀，回转阻力增大。泥浆性能没有多大变化时，就要从新调配原有泥浆性能使之适应地层。
在现场操作中一但发现不正常的现象，一定要及时找出原因，不能抱着侥幸的心里继续施工。
提高钻探工作人员责任心，尤其是直接操作者，必须认真全面、谨慎地掌握全部钻进情况，对每一种出现的事故征兆详细进行分析研究。在钻探施工过程中，严格按照钻探操作规程作业。钻探技术操作规程的规定，是钻探工作的经验和总结。机台班组，应经常地对钻探工人进行操作规程的学习和培训。经常组织有关人员研究正在施工钻孔的安全生产情况，以便事先发现事故的预兆。定期组织技术人员学习交流经验，特别是组织交流安全生产方面的经验，从而提高钻探工人的技术水平。
在钻进过程中，对孔内情况要全面掌握。交接班时，对孔内情况要全面细致地交接清楚。
5.结语
实践证明，思想上要重视，要要责任心。严格遵守操作钻探规程和采取有效的技术措施，事故是可以减少和避免的，为了最大限度地减少和避免孔内事故的发生，就要求我们；
1）贯彻以“预防为主”根据地层技术设备等情况，认真进行钻孔地质技术设计，制定合理的钻进方法和技术措施。
2）严格遵守操作规程，建立和健全岗位责任制、交接班制、班前后会议制和安全检查制等
3）要对技术精益求精，认真总结经验，不断掌握事故发生的客观规律。
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论文作者:李照三
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/3
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